超薄柔性多层复合膜及其隔热性能研究

论文摘要

柔性超薄隔热材料是人体热防护或可变形隔热的基本用材。柔性或运动无障碍隔热材料一般通过两种途径实现:一是纤维集合体物质,但厚度偏大,密封性差;一是薄膜多层组合物,但柔性和隔热性会受到影响。本文针对后者,设计多层高聚物铝膜加层间衬网结构,实现超薄、柔性、高效的隔热材料。具体过程是:通过对多层隔热理论和计算模型的分析以及材料性能的比较,采用镀铝复合膜作为反射屏的材料,静止空气、涤纶网布、Nomex纤维等作为间隔物;并且针对柔性多层隔热材料的非真空条件,建立柔性多层隔热材料的导热系数计算模型;预估所选柔性多层隔热体的隔热性能;分析不同膜材料和结构对柔性多层隔热材料隔热性能的影响;寻找最佳的膜材料和组合方式,以研制出非真空条件下高效柔性的多层隔热材料。并验证所建立的传热计算模型,实测和比较了柔性多层隔热体的隔热性能。柔性多层隔热材料隔热性能的主要指标为导热系数和热阻。实验结果得出:其一,镀铝膜的铝层厚度影响复合铝膜的反射率和导热性,铝层厚度为300埃米的复合铝膜与其他规格比较,导热系数较低,且加工成本低、材耗少、生产工艺成熟;其二,镀铝膜进行复合后,虽然本身的导热系数差别有限,但是在多层结构中,由于将导热的铝层包裹在复合膜中间（三明治结构）,使其多层叠加后层合膜材的导热系数变化不大;其三,层数影响其的隔热性能,层合膜的最佳层数就导热系数而言在25～30层之间;其四,对层合膜层间填加不同介质（间隔物）,对多层膜的隔热性能有较大的影响,以静止空气作为间隔介质材的导热系数最小,仅为0.0311W/（m·K）;其五,复合铝膜的反射屏具有方向性,反射屏面向高温侧能更有效的减小隔热材料的导热系数;其六,复合铝膜与衬网的组合结构较易成型,且结构稳定,试验表明一膜二网结构的隔热效果优于一膜一网的结构。以空气+复合铝膜的层合结构为例,对其隔热性能进行了模拟计算和实际测量,并对此两者的导热系数作了对比,结果表明:虽然存在一定误差,但具有较好的一致性,且该模型计算简便,在已知各部分材料的形态值和导热系数的前提下,便可预估柔性多层隔热材料的隔热性能。同时,我们还改变了多层隔热材料的状态,如在复合膜间加入玻璃丝,对复合膜镀铝层进行氧化,层合膜材的厚度,不同的间隔介质,复合铝膜反射屏的不同位置,复合膜的叠加层数等,这都可以从不同程度上对多层隔热材料的隔热性能产生影响。对这些因素我们仅进行了初步的理论优化,得到了较好的结果并达到了项目的要求。但论文中所提供的方法、数据和结果,将为设计性能最优的高低温超薄柔性多层隔热材料提供数据和理论指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 隔热材料及其意义
• 1.2 课题背景
• 1.3 隔热材料的类型特点
• 1.4 国内外高低温多层隔热材料的研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容及意义
• 第2章 基于传热理论的多层隔热材料传热模型建立
• 2.1 多层隔热材料的设计依据
• 2.2 多层传热机理和传热模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 材料的选择以及成型工艺
• 3.1 原料的选择依据
• 3.2 材料的整体设计
• 3.3 材料的制备工艺
• 3.4 本章小结
• 第4章 柔性隔热材料的性能研究
• 4.1 原料的测试
• 4.2 柔性多层隔热材料结构设计与测量
• 4.3 不同结构的多层隔热材料的试验
• 4.4 材料隔热性能的其他影响因素
• 4.5 材料的实际隔绝温度
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢